1112高中物理课时讲练通配套课件 3.4分析物体的受力 沪科版必修1.ppt

1 思考什么是受力分析 提示 把研究对象 指定物体 在某个特定的物理环境中受到的所有力都分析出来 并画出物体所受力的示意图 这个过程就是受力分析 2 受力分析应按怎样的步骤进行 提示 为了在受力分析时不多分析力 也不漏分析力 一般情况下按下面的步骤进行 1 确定研究对象 可以是某个物体也可以是几个物体组成的整体 2 按顺序画力 先画重力 作用点在物体的重心 方向竖直向下 然后画已知力 再分析接触面处的弹力和摩擦力 看研究对象跟周围其他物体有几个接触点 面 先对某个接触点 面 分析 若有挤压 则画出弹力 若还有相对运动或相对运动的趋势 则再画出摩擦力 分析完一个接触点 面 后 再依次分析其他的接触点 面 3 验证各个力是否分析正确 每一个力都应找到对应的施力物体 受到的力应与物体的运动状态对应 3 受力分析时如何防止 多力 提示 每分析一个力 都应找到施力物体 若没有施力物体 则该力一定不存在 这是防止 多力 的有效措施之一 受力分析的常见错误及其防范 1 多画力 研究对象不明确 错将其他物体受到的力画入 防止多画力的有效措施是每个力都找一下施力物体 因为找不到施力物体的力是不存在的 2 少画力 少画力往往由受力分析过程混乱导致的 因此受力分析中一是要严格按照顺序进行分析 即按 一重 二弹 三摩擦 再其他 的顺序分析 二是分析弹力和摩擦力时所有接触点都要分析到 3 错画力 即把力的方向画错 防范办法是要按各力方向的规律作图 知识归纳 受力分析的注意事项1 只分析研究对象受到的根据力的性质命名的实际力 如重力 弹力 摩擦力等 不画研究对象对别的物体的作用力 2 按照一定的顺序分析 防止 漏力 每个力都应找到施力物体 防止 添力 3 可看成质点的物体 力的作用点可画在重心上 对有转动效果的物体 则力的作用点应画在实际位置上 典例1如图所示 重力为g的长木板ab a端靠在光滑墙壁上 ab上又放置一木块m 整个系统处于静止状态 请画出木板ab的受力图 解答本题可按以下思路分析 1 明确研究对象 2 有哪些物体与研究对象发生作用 3 有几个作用点 每个作用点有几个力 规范解答 如图所示 木板ab受重力g 在a处 由于墙面是光滑的 那么木板ab在a处只受向右的 支持力 弹力f1 在b处 受地面竖直向上的弹力f2 支持力 假设地面光滑 则木板ab可向右滑动 所以地面给木板b端有向左的静摩擦力f3 在c处 m对木板有一个垂直木板向下的 压力 弹力f4 又因为m静止在木板ab上 m受到木板ab斜向上的静摩擦力 所以木板ab受到m斜向下的静摩擦力f5 答案 见规范解答图 变式备选 2011 衡阳高一检测 一物体m受到一个撞击力后沿不光滑斜面向上滑动 如图所示 在滑动过程中 物体m受到的力是 a 重力 沿斜面向上的冲力 斜面的支持力b 重力 沿斜面向下的滑动摩擦力 斜面的支持力c 重力 沿斜面向上的冲力 沿斜面向下的滑动摩擦力d 重力 沿斜面向上的撞击力 沿斜面向下的摩擦力 斜面的支持力 解析 选b 以物体m为研究对象 物体受到竖直向下的重力 垂直斜面向上的支持力 沿斜面向下的滑动摩擦力 b正确 沿斜面向上的冲力找不到施力物体 不存在 a c错误 沿斜面向上的撞击力是滑动之前物体受到的瞬时作用力 滑动后该力就不存在了 d错误 1 整体法和隔离法是受力分析中经常用到的方法 请完成下列表格 正确区分两种方法 2 假设法也是受力分析中经常用到的方法 请讨论交流假设法在受力分析中是如何应用的 提示 在受力分析时 若不能确定某力是否存在 可先对其做出存在或不存在的假设 然后再就该力存在与否时对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 整体法与隔离法的应用整体法与隔离法在受力分析的应用中 一般采取先整体后隔离的方法进行分析 即先运用整体法确定整体受哪些外力 进而再用隔离法确定物体间的相互作用力 这样解题较为简单 典例2 2011 宣城高一检测 如图所示 甲 乙两物体叠放在水平面上 用水平力f拉物体乙 它们仍保持静止状态 甲 乙间接触面也水平 则乙物体受力的个数为 规范解答 选c 隔离甲进行分析 在竖直方向上除了受重力以外 还受乙物体的支持力 假设甲物体受乙物体的摩擦力作用 则甲物体就不可能处于平衡状态 所以甲物体不受摩擦力的作用 由于力的作用是相互的 则乙物体也不受甲物体摩擦力的作用 判断乙物体是否受地面的摩擦力的作用 可把甲 乙两物体看成一个整体 用整体法来分 析 整体在竖直方向上受重力和地面的支持力 水平方向上受水平向右的拉力 则必定有一个水平向左的摩擦力和拉力平衡 所以乙物体受地面的摩擦力作用 同时乙物体还受到甲物体的压力作用 故乙物体共受到5个力的作用 重力 拉力 压力 支持力 地面的摩擦力 正确答案为c 受力分析的依据 1 条件判断依据 即根据力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用 例如 弹力的产生条件是相互接触并且发生了弹性形变 摩擦力产生的条件是物体间接触面粗糙 存在弹力且有相对运动或相对运动的趋势 2 效果判断依据 即根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用 例如 可根据力产生的 拉 压 支持 推动 阻碍 吸引 排斥 等效果对它们做出存在或不存在的假设 然后再从该力存在与否对物体运动状态的影响的角度来判断该力是否存在 3 相互性判断依据 力的作用总是相互的 力必是成对出现的 有施力物体必有受力物体 变式备选 如图所示 重力都为g的两块砖a b被挤压于竖直放置的两块木板之间 处于静止状态 分析说明a与b之间是否存在摩擦力的作用 解析 把这两块砖当作一个整体 选择这一整体为研究对象 整体共受三个力作用 重力2g 方向竖直向下 a b两块木板的静摩擦力fa fb 方向竖直向上 显然fa fb 2g g 再选择砖a为研究对象 经上面分析 已知它受到a木板对它的静摩擦力为fa g 砖a在静摩擦力fa 重力g的作用下达到了二力平衡 可以确定 砖b不再对a有静摩擦力的作用 即a与b之间不存在摩擦力的作用 典例3 2011 锦州高一检测 如图所示 轻质弹簧连接a b两物体 a放在水平地面上 b的上端通过细线挂在天花板上 已知a的重力为8n b的重力为6n 弹簧的弹力为4n 则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是 a 18n和10nb 4n和10nc 12n和2nd 14n和2n 思路点拨 解答本题需要把握以下两点 1 熟练应用隔离的方法进行受力分析 2 注意弹簧所处的状态 可能是压缩状态 也可能是拉伸状态 规范解答 选b c 此处弹簧可能被拉伸 也可能被压缩 若拉伸 以b为研究对象 b受到竖直向下的重力gb 弹簧向下的拉力f 细线向上的拉力f1 则有gb f f1 所以f1 10n 以a为研究对象 a受到竖直向下的重力ga 地面向上的支持力n1 弹簧向上的拉力f 则有f n1 ga 由于物体间力的作用是相互的 故有地面受到的压力大小n 1等于地面对物体的支持力大小n1 即n1 n 1 所以n 1 4n 故b正确 同理若压缩 则细线的拉力f2 2n 地面受到的压力n 2 12n 故c正确 1 2011 温州高一检测 在斜面上放一物体静止不动 该物体受重力g 弹力n和静摩擦力f的作用 该物体的受力图正确的是 解析 选d 物体受到竖直向下的重力 垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力作用 d正确 a b c错误 2 2011 西安高一检测 如图所示 a b c三个物体叠放在桌面上 a受到一竖直向下的力f的作用 则c物体受到的竖直向下的力除了自身的重力之外 还有 a 1个力b 2个力c 3个力d 4个力 解析 选a 隔离c物体受力分析 受到竖直向下的重力 b给c竖直向下的压力 桌面给c竖直向上的支持力三个力的作用 竖直向下的力除了自身的重力之外 只有一个力即b给c竖直向下的压力 故a正确 b c d错误 3 如图所示 两物体a和b通过跨过定滑轮的细绳连接 它们都处于静止状态 对于物体a的受力情况 下列说法正确的是 a 受重力 绳子拉力 摩擦力作用b 受重力 绳子拉力 水平面给它的弹力和摩擦力作用c 受重力 绳子拉力 水平面给它的弹力作用d 受重力 地球给它的吸引力 绳子拉力 水平面给它的弹力和摩擦力作用 解析 选b 假设地面光滑 则a物体就会向左滑动 说明a物体有向左滑动的趋势 则一定受水平向右的静摩擦力 根据静摩擦力产生的条件 物体受摩擦力则一定受弹力 所以答案选b 4 一架梯子靠在光滑的竖直墙壁上 下端放在水平的粗糙地面上 有关梯子的受力情况 下列描述中正确的是 a 受两个竖直方向的力 一个水平方向的力b 受一个竖直方向的力 两个水平方向的力c 受两个竖直方向的力 两个水平方向的力d 受三个竖直方向的力 三个水平方向的力 解析 选c 梯子在水平方向上受墙的支持力和水平地面的静摩擦力 在竖直方向受重力 地面的支持力 故c正确 5 2011 三明高一检测 如图所示 a b两个物体的质量都是1kg 现在它们在拉力f的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动 已知a b之间的动摩擦因数 ab 0 1 b与地面间的动摩擦因数 b地 0 2 g 10m s2 则两个物体在匀速运动的过程中 1 对a b分别画出完整的受力 2 a b之间的摩擦力大小为多少 3 拉力f的大小为多少 解析 1 以a为研究对象 a受到重力 支持力作用 以b为研究对象 b受到重力 支持力 压力 拉力 地面对b的滑动摩擦力作用 如图 2 对a 由二力平衡可知a b之间的摩擦力为0 3 以a b整体为研究对象 由于两物体一起做匀速直线运动 所以受力如图 水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力 即f f b地nb 而nb gb ga 所以f 0 2 1 10 1 10 n 4n答案 1 见解析图 2 0 3 4n 一 选择题 本大题共6小题 每小题5分 共30分 1 2011 龙岩高一检测 足球运动员已将足球踢向空中 如图所示 下列描述足球在向右上方飞行过程中的某时刻的受力图中 正确的是 g为重力 f为脚对球的作用力 f为空气阻力 解析 选b 踢向空中的足球受到竖直向下的重力和空气阻力 由于足球向右上方飞行 所以阻力的方向与飞行方向相反 斜向左下方 故b正确 a中漏掉了阻力 c中阻力方向画错了 d中多画了一个力f 故a c d都错误 2 如图所示 物体a和b一起沿斜面匀速下滑 则物体a受到的力是 a 重力 b对a的支持力b 重力 b对a的支持力 下滑力c 重力 b对a的支持力 摩擦力d 重力 b对a的支持力 摩擦力 下滑力 解析 选a 隔离物体a 用假设法分析 物体a匀速下滑 处于平衡状态 竖直方向上受重力和支持力平衡 假设受摩擦力作用 则摩擦力一定在水平方向上 无论水平向左还是水平向右 物体都不能处于平衡状态 这与题意不符 故不受摩擦力的作用 c d错误 而对于下滑力不是实际存在的性质力 b错误 所以物体a只受两个力的作用 重力和b对a的支持力 正确答案为a 规律方法 受力分析的方法及注意事项 1 受力分析的方法 地球附近一切物体都受到重力作用 所以毫无疑问地首先在研究对象上分析出竖直向下的重力 如何判断物体间相互接触时有无弹力 我们可以假设将接触物体撤去 判断研究对象是否维持现状 若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力 若不能维持现状则有弹力 因为接触物撤去随之也撤去了应该有的弹力 从而改变了研究对象的现状 可见接触物对研究对象维持现状起着举足轻重的作用 故有弹力 如何判断有无静摩擦力 我们也可以用假设法 假设接触物体表面光滑 判断研究对象是否维持现状 若维持现状则无摩擦力 若不能维持现状则有摩擦力 因为表面由粗糙变成光滑缺少了应该有的静摩擦力 从而使物体不能维持现状 可见使物体维持现状正是因为其中有这个静摩擦力作用 2 受力分析的注意事项 牢记力不能脱离物体而存在 每一个力都有一个明确的施力者 如果找不到施力者 意味着这个力不存在 区分力的性质和力的命名 通常受力分析是根据力的性质确定研究对象所受到的力 不能根据力的性质指出某个力后又根据力的命名重复这个力 结合物理规律的应用 受力分析不能孤立地进行 在许多情况下要根据研究对象的运动状态 结合相应的物理规律 才能最后作出正确的判断 3 如图所示 两个物体a和b 质量分别为m和m 用跨过定滑轮的轻绳相连 a静止于水平地面上 不计轻绳和滑轮的摩擦 则m受力个数可能为 a 两个力b 三个力c 四个力d 五个力 解析 选a b 若m m m受重力和绳的拉力 且二力平衡 a正确 若m m 则地面对m有支持力n 则m受重力mg 地面支持力n和绳的拉力t 且n t mg 所以选项b正确 4 在机场 海港 粮库常用传送带运送旅客 货物 粮食等 如图所示 当行李箱随传送带一起匀速向上运动时 下列关于行李箱受力的说法中正确的是 a 行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向上b 行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向下c 若匀速向下传送 行李箱所受的摩擦力沿传送带向下d 若匀速向下传送 行李箱所受的摩擦力沿传送带向上 解析 选a d 无论行李箱随传送带一起匀速向上运动还是一起匀速向下运动 行李箱都会相对于传送带向下运动 有摩擦力 行李箱相对于传送带有向下的运动趋势 故行李箱所受的静摩擦力方向沿传送带向上 a d正确 b c错误 5 2011 顺义区高一检测 如图所示 在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1 m2的木块1和木块2 中间用一原长为l 劲度系数为k的轻弹簧连接起来 木块与地面间的动摩擦因数为 现用一水平力向右拉木块2 当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 a l m1gb l m1 m2 gc l m2gd l g 解析 选a 隔离木块1受力分析 如图 水平方向上由二力平衡得弹簧上的弹力大小等于木块1和地面间滑动摩擦力大小 即f f 而f kx x为弹簧的伸长量 f m1g 所以kx m1g x 故两木块间的距离为l m1g a正确 6 2011 抚顺高一检测 重400n的大木箱放在大磅秤上 箱内的小磅秤上站着一个质量为60kg的人 如图所示 人与其他物体均处于静止状态 当人用力向上推木箱顶板时 两磅秤的示数将 a 小磅秤和大磅秤的示数都增大b 小磅秤的示数增大 大磅秤的示数不变c 小磅秤的示数增大 大磅秤的示数减小d 小磅秤的示数不变 大磅秤的示数增大 解析 选b 将大木箱 人和小磅秤作为整体分析 不管人是否推木箱 都受到整体竖